沸湖地热田提高取水温度的前景探讨

张培英 张靖梓

广东省地质技术工程咨询公司 广东 广州 510080

一、前言

沸湖地热田位于广东省河源市东源县黄田镇沸湖村，距河源市区50多公里，现有X155县级公路经鹤塘与长深高速蓝口出入口联接、仙塘热水村直达东源县城，即将通车的黄田高铁站隔河相望。交通十分便利。河源市内已有开发建设的大型温泉度假村的先例，充分利用地热资源的优势能很好带动当地的经济发展。现因沸湖地热田的热水温度仅为38℃，作为温泉旅游度假区用水则水温偏低，故一直未有商家开发利用。如能查明地热田热储特征，在地热中心区施工深井取得45～50℃以上可直接利用的热矿水，其开发前景将十分广阔，为当地招商引资提供强有力的自然资源支撑。因此，开展以提高水温为目的的勘探工作具有重大意义；但是否存在高于45℃的热储，则是有无必要进行勘探工作的关键所在，因此，有必要对提高取水温度的前景进行研究探讨，为勘探工作提供决策依据和设计思路。现根据前人成果资料结合现场野外调查结果，对提高沸湖地热田取水温度的可能性作分析探讨。

二、地热田的研究程度

沸湖地热田的研究程度较低，以往主要进行过如下水文地质工作:1981年～1982年，广东省地质矿产局水文一队进行了1∶20万水文地质普查，并提交了报告和综合水文地质图；2009年4月，广东省核工业地质局二九二大队提交了河源市温泉普查报告。2009年12月，广东省地质技术咨询公司编制了河源市温泉规划。

本文主要根据以上工作成果进行分析研究。

三、地热田地质概况

(一)热储地层。地层为白垩系上统南雄群(K2nn)，分布于温泉点南部。主要岩性为紫红色砂岩、含砾砂岩、凝灰质砾岩、凝灰岩等，厚度＞700m。该地层岩石富水性贫乏－中等，单井水量127.80m3/d，泉水流量0.155～1.350升/秒，但地下迳流模数3.750升/秒·平方公里，以HCO3－Ca·Na型水为主。沿构造带可见含CO2矿泉，游离CO2含量747毫克/升。

泉点再往南边为侏罗系下统蓝塘组(J1lnb)，主要岩性砂岩、粉砂岩、页岩夹细砂岩，底部夹炭质页岩及煤层，厚度600～1400m。该地层岩石富水性贫乏，一般泉水流量0.046～0.170升/秒，但沿构造裂隙带的富水性中等，泉水流量0.645～2.245升/秒，地下迳流模数4.199～7.100升/秒·平方公里，以HCO3－Ca、HCO3·Cl－Na·Ca·Mg型水为主。分布于勘查北西区，属新丰岩体东部的边缘相，主要岩性为粗粒黑云母花岗岩，岩石呈肉红色间青灰色，花岗结构、块状构造，主要矿物有钾长石、斜长石、石英、黑云母等。其中斜长石25%、微斜微纹长石25%、石英占25%、黑云母占5%。属新丰江岩体的边缘相，受断裂构造影响，裂隙发育，富水性中等－丰富，泉水流量0.610～1.008升/秒，地下迳流模数9.126～16.006升/秒·平方公里，以HCO3·Cl－Ca型水为主。该岩体是本区主要热矿水产出岩体，可见12处天然出露温泉，水温36～76℃，且热矿水普遍含氟元素和放射气体氡。(插图1)。

插图1

(二)断裂构造。本区处于区域上在挽近期地壳运动仍然十分频繁，且较为激烈。它表现在地震活动频繁，活动断裂标志明显，区域上的河源大断裂带属其中之一，断裂构造发育。其次，在区域上火山活动范围广，地温梯度大，热矿泉众多，本区域可见12处温泉出露点，地形变异显著。河源盆地在第三纪至第四纪初期，曾有过不少于三期的玄武岩喷发活动，这表明了其构造运动具有多期的间歇性火山活动。河源断裂具有多期活动，性质复杂，在沸湖地热田呈北东转北北东走向，倾向东南，倾角38～45°，受多期次活动的影响，本区段呈充水状断层。本区地貌反差明显，近代活动较强烈等特点。依此，均有利深部热储的形成。

(三)地热田的水文地质特征。地下热矿水来源于基岩裂隙水。其中断裂带为基岩裂隙水的富水带。温泉出露于地热田中部冲沟边上，前人在泉口边已施工2个钻孔，呈自流状态，具体钻孔情况如下:

1号钻孔；终孔深度约156m，土层厚度23.50m，下入ф146套管；基岩由D130mm口径钻进，终孔口径D110mm，其中:孔深112.33m穿过白垩系上统南雄群(K2nn)的紫红色砂砾岩，112.33～156m为燕山早期第三阶段侵入岩(γ2(3)5)，岩芯为肉红色间青灰色粗粒黑云母花岗岩，钻至孔深139m时井口开始涌水，139.23～141.66m孔段岩芯可见张开裂隙及硅化现象，终孔之后井口自流水量144m3/d，水温38℃。

2号钻孔:终孔深度256.34m，土层厚度21.60m，下入ф146套管；基岩由D130mm口径钻进，终孔口径D110mm，其中:孔深162.13m穿过白垩系上统南雄群(K2nn)的紫红色砂砾岩；162.13～256.34m为燕山早期第三阶段侵入岩(γ52(3))，岩芯为肉红色间青灰色粗粒黑云母花岗岩，钻至孔深147m时井口开始涌水，147.15～149.76m孔段岩芯可见张开裂隙，岩芯可见明显硅化，149.76m以下的岩芯呈长柱状，相对坚硬完整，未见水蚀痕迹。终孔之后井口自流量191m3/d，水温38℃。

二个探孔总自流量335 m3/d。呈然揭露热矿水的深度不一致，但二个孔的自流水温均为38℃，显然，二个探孔揭露的是同一条含水裂隙带，只是硅化程度和裂隙发育程度有所差异，导致自流量存在差异，二个孔的井口标高相近，2号孔比1号孔的自流量多47m3/d。

1号钻孔热水取样分析:水质类型为HCO3—Na·Ca·Mg型，PH值8.80，矿化度122毫克/升，含偏硅酸91.86毫克/升、含氡566贝克/升、氟6.80毫克/升。据GB11615－89医疗热矿水水质标准，本温泉水可定名为硅、氡、氟水。

沸湖地热田温泉水特征表

四、提高取水温度的可能性分析

本地热田地质条件相对简单，北东向河源大断裂贯穿全区，构造多期次活动使岩石的裂隙发育，受地层岩性影响，浅部断裂倾向相对平缓(38～45°)，往深部因岩性变化断面产状随着变化，因此，地下水的运移变得非常复杂，要真正查明地热田的热储特征，首先要垂直断裂构造布置探孔，详细揭示断裂带的纵向变化特征，现有的资料权要圈定地热田的热储中心位置难度特大。前面2个钻孔取得的最高水温与温泉泉口水温基本一致，未能取得突破。究其原因，是邻近泉口，钻探深度有限。其次钻探控制的范围太小，对温泉起关键控制作用的断裂在深部的形态特征揭示研究不够，没有继续向外向深部钻探，对提高开采水温缺乏信心。从我们对地热勘查经验来看，应在以下几点加强研究和探讨:

1、断裂的纵向变化，穿过白垩系地层进入花岗岩时，因岩石强度明显变化易诱发断裂的产状发生变化，通过钻孔揭露查明断层面的纵向变化程度，以指导下一步钻孔定位，确定在控制范围可以揭露断裂带。

2、从水质分析结果可见，温泉水主要赋存于侵入岩类，因此，钻孔探查深度一定要穿过浅部沉积岩类，尽可能揭露花岗岩(侵入岩类)。

3、重点查明断层的平面走向，探查孔的布置应垂直走向。必要时直接采用钻探加以揭露。

4、断裂多期次活动后，沿断层面存在断层泥的可能性大，钻探过程要引起注意。否则易诱发孔内事故。

5、本地热田热储受断裂和岩性共同控制。断裂的浅部倾角较缓，在纵向发生变化时不容易控制，因此，本区的勘查要点是查明断裂带的平面上和纵向的分布特征，对地质资料加强分析研究、慎重对比后再确定具体的深孔位置，避免所施工的深孔仅揭露到浅部的热水和次生热储，才有可能提高深孔的开采水温。根据理论和实践经验，在地热田的热储中心位置施工钻井，水温会高于温泉出露点的泉口水温，例如:在河源断裂带上的高埔岗温泉，天然出露泉口水温为54.5℃，该地热田钻探最高水温达68℃。仙塘热水村的天然出露泉口水温为61.0℃，该地热田钻探最高水温达72℃。沸湖地热的热储同时受断裂和岩性共同控制的特性，深部热储中心必然是在控热控水断裂倾向方向并且远离泉口，由此可以判断，真正的深部热储中心尚未确定。因此，在查明控热控水断裂产状和储热岩体(层)后，沿控热断裂倾向深部(＞1000m)追索并揭露到热储中心时水温升高的希望是存在的。

五、结论

通过以上分析研究，可以得出结论:只要勘查方法、手段得当，查明沸湖地热田深部控热构造和热储岩性特征，设计钻井在较深处(1000m以下)揭露热储中心，提高取水温度是完全有可能的。通过进一步的勘探可提高取水温度，可大幅度提升地热田的开发利用价值，因此开展以提高水温为目的的水文地质详查工作是可行的，也是很有必要的。